Un equipo de físicos ha testado un método que permite amplificar la superposición de estados cuánticos más allá de los límites microscópicos y ayudar a determinar la frontera entre los mundos cuántico y clásico. Es como hacer zoom sobre el gato de Schrödinger, ampliando y multiplicando la superposición para abrir nuevos caminos a la comunicación cuántica, la teletransportación y la criptografía.

 

Un nuevo estudio ha conseguido diluir un poco más la frontera que separa el mundo físico del mundo cuántico, según se informa en un comunicado. Se trata de una frontera sutil que separa a dos mundos profundamente relacionados, pero al mismo tiempo con comportamientos muy diferentes.

Cuando se profundiza en el conocimiento de la materia, llegando a sus niveles más profundos, llega un momento en el que las partículas adoptan comportamientos extraños: pueden estar en dos sitios a la vez, aparecer y desaparecer, ser onda y partícula al mismo tiempo. Es imposible saber con exactitud en qué lugar va a estar una partícula en determinado momento.

Ahora, un equipo de físicos ha descubierto la manera de ampliar la escala de lo que ocurre en el mundo cuántico para determinar mejor dónde termina la frontera del mundo físico ordinario, en el que los objetos responden a leyes físicas precisas y medibles, y el mundo cuántico, paradójico e incomprensible. Se le conoce como el paraíso de la incertidumbre.

Matemáticamente, una partícula cuántica puede estar en dos sitios a la vez y a ese fenómeno se le llama superposición cuántica. Pero esta propiedad del mundo cuántico sólo permanece en el mundo subatómico. En un campo de fútbol, la pelota sólo puede estar en un sitio exacto en un momento determinado. No existe superposición de estados.

Superposiciones más grandes

Aunque las propiedades cuánticas no se pueden exportar al mundo macroscópico, lo que han conseguido los físicos es agrandar la superposición de estados en el mundo cuántico, con la finalidad de descubrir el punto exacto en el que los objetos basculan entre la física clásica y la física cuántica. Un territorio que ha intrigado a los físicos desde hace más de un siglo.
Han testado un método que podría amplificar la superposición de estados clásicos de la luz más allá de los límites microscópicos y ayudar a determinar los límites entre los mundos cuántico y clásico.

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Para conseguir esta aproximación, los físicos han usado fotones que pueden ser polarizados tanto vertical como horizontalmente al mismo tiempo, hasta que su polarización puede ser medida.

Los físicos usaron esta técnica para crear dos estados superpuestos en dos cajas cuánticas al mismo tiempo y han conseguido observar el fenómeno. Es como si hubieran podido comprobar lo que le pasa al gato de Schrödinger dentro de la caja que contiene comida y veneno.

Para explicar la superposición cuántica, en 1935, el físico alemán Erwin Schrödinger propuso un ejemplo: un gato está oculto en una caja que contiene comida y veneno. A ojos del observador, antes de abrir la caja y ver lo que ha pasado, dependiendo de lo que ha comido, el gato está vivo y muerto a la vez (en el mundo cuántico), en vez de vivo o muerto (física clásica).

Miles de gatos

La experiencia, dirigida por el físico  Alexander Lvovsky, de la Universidad de Calgary y del Russian Quantum Center, consistió en realizar una superposición de dos ondas luminosas coherentes, en las que los campos de las ondas electromagnéticas se orientan en dos direcciones opuestas a la vez.

A continuación, ampliaron esta superposición, con la idea de conseguir miles de estados de superposición cada vez más grandes. De esta manera es posible romper los límites del mundo cuántico y tal vez llegar a entender si hay un límite que lo separa del mundo físico, dicen los investigadores.

Hasta ahora, los experimentos sólo podían obtener estas superposiciones a pequeñas amplitudes que han limitado su uso. El grupo de Lvovsky llevó a cabo el procedimiento de “cría” de tales estados, lo que hace posible obtener ópticos “gatos” de mayores tamaños con mayor éxito.

Estos “gatos Schrodinger” macroscópicos tendrían aplicaciones en la comunicación cuántica, la teletransportación y la criptografía.

Los físicos consideran que estos estados superpuestos “ampliados” nos permitirán trascender los límites del mundo cuántico y descubrir si realmente existe una frontera que lo separa del mundo físico ordinario.


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